预应力混凝土悬浇梁0#块临时固结选型及稳定性验证

■李玲娜

（南平市高速公路有限责任公司，南平 353000）

1 工程概况

某桥主跨为（44＋72＋44）m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，左右双幅设计。单幅采用单箱单室截面，支点处箱梁中心梁高4.6m、底板厚95cm、腹板厚70cm，跨中箱梁中心梁高2.6m、底板厚28cm、腹板厚50cm，箱梁高度以及底板厚度由距主墩中心1.25m处往跨中方向33.75m段按2次抛物线变化、腹板厚度在腹板变化段按直线段渐变。顶板厚28cm，顶板宽12.0m，底板宽6.0m，顶板悬臂长度3.0m，悬臂板端部厚16cm，根部厚70cm。箱梁在横桥向底板保持水平，腹板竖直，顶板设2%的横坡，单向横坡通过内外侧腹板高度来调整。箱梁浇筑分段长度依次为：12m 长 0 号段+3.0m+4×3.5m+3×4.0m，边、中跨合拢段长均采用2m，边跨现浇段长6.85m。本桥桥梁结构特殊，施工环境复杂，施工难度大。

2 临时固结体系选型

常用的连续梁0#块临时固结体系一般有：体内固结、体外固结、体内固结加体外支撑以及体内固结加体外固结四种，目前第三第四种固结体系使用相对较少，在此不予展开介绍，集中介绍体内固结和体外固结两种体系。

2.1 体内固结

体内固结是指墩梁固结，通过连接件将梁体与墩柱形成一个结构体。由于体内固结临时支座施工方便，施工时不受主墩周围环境的限制，且体系转换时临时固结便于解除，因此连续梁0#块临时固结体系一般均采用体内固结。但对于连续梁墩梁主墩较窄的情况下，体内固结无法使用。

2.2 体外固结

体外固结是通过临时支墩将承台和连续梁0#块固结一起。本连续梁0#块采用4根φ900mm、壁厚δ=14mm的钢管砼支架，钢管内填筑C50微膨胀砼且对称设置的临时固结体系。

2.3 方案确定

由于本桥主墩较窄，悬臂施工不具备墩顶设置体内临时固结的条件，连续梁0#块临时固结体系采用“体外固结”。

3 体外固结方案设计

本连续梁0#块体外固结采用钢管支架临时支承的方案，现拟将主梁挂篮施工时的钢管支架临时支承与墩顶0#块施工用钢管支架相结合。浇筑完成承台、墩身及垫石混凝土后进行主墩0#块混凝土施工，0#块利用悬臂施工钢管支架临时支撑作支承柱、用型钢作分配梁进行支架现浇。在浇筑承台、墩身混凝土时注意预埋钢管支架及临时支撑的预埋件。待0#块混凝土达到100%强度时拆除0#块施工临时支撑及支架，钢管支架临时支承与0#块临时固结。

3.1 施工结构验算假设条件

（1）梁体静载不均匀系数：4.0%；

（2）挂篮荷载：挂蓝按70t重计，行走不同步影响系数两侧分别取1.2和0.8；

（3）施工机具荷载分布：0.40t/m；

（4）混凝土浇筑不同步：±5m3砼；

（5）风荷载影响系数：风压按0.5kPa计，一侧取100%，一侧取50%；

（6）计算荷载范围：0#～8# 块。

荷载分布如图1所示。

图1 施工结构荷载分布图

3.2 抗倾覆稳定性计算

（1）倾覆弯矩计算

（2）平衡弯矩计算

（3）抗倾覆稳定系数

式中：M为弯矩；K为抗倾覆稳定系数；R1为左侧反力；R2为右侧反力。

3.3 钢管强度、稳定检算

施工钢管支架用Φ900mm、壁厚δ=14mm的钢管砼支架，钢管内填筑C50微膨胀砼。每侧钢管支柱柱顶反力按1600t计，每根钢管支柱柱顶反力按800t计，钢管混凝土临时支墩及预埋件布置图如图2所示。

图2 钢管混凝土临时支墩及预埋件布置图

(1)钢管混凝土柱考虑长细比影响的承载力折减系数

式中：D——钢管的外直径；

Le——柱的等效计算长度。

(2)钢管混凝土柱考虑偏心率影响的承载力折减系数φe[1]

式中：e0——柱端轴向压力偏心距之较大者；

re——核心混凝土横截面的半径；

M2——柱端弯矩设计值的较大者；

N——轴向压力设计值。

e0=1600×0.1/1600=0.1m

φe=1/(1+1.85×(0.1m/0.436m))=0.702

（3）钢管混凝土柱的轴向受压承载力设计值计算[1]

当 0.5＜θ≤[θ]时

式中，N0——钢管混凝土轴心受压短柱的承载力设计值；

θ——钢管混凝土的套箍指标[1]。

式中，α——与混凝土强度等级有关的系数，按表1取值；

[θ]——与混凝土强度等级有关的套箍指标界限值，按表1取值。

式中，Aa——钢管的横截面面积；

fa——钢管的抗拉、抗压强度设计值；

Ac——钢管内的核心混凝土横截面面积；fc——核心混凝土的轴心抗压强度设计值。

表 1 系数α、[θ][1]

Nu=0.686×0.702×27488747.95N/10000=1323.8t＞800t

(4)检算结果

设置的钢管混凝土临时支墩强度、稳定均能满足要求。

4 临时支墩及预埋件施工注意事项

（1）临时支墩及预埋件在其纵向位置既能够克服悬浇施工中产生不平衡力矩，又要不影响挂篮后下横梁、底模板的安装；

（2）横向位置又要充分考虑到临时支座内的钢筋及预应力筋不能与0#块的预应力管道冲突，并且尽量不要位于1号块挂篮主桁架位置上，否则可能会影响挂篮安装；

（3）截面尺寸及形状的设置既要保证临时支座满足结构强度和稳定性的要求，又要保证截面尺寸布置满足墩顶的空间位置；

（4）0#块地板与临时支座接触位置应设置加强钢筋，确保在临时支墩承压过程中0#块地板开裂；

（5）临时支座设置还要兼顾后续体系转换时临时固结解除的便捷性，因此临时支座的设置对于整个固结体系是十分重要的。

5 结语

本桥临时固结体系施工的实践证明，连续梁0#块所采用的“体外固结”的临时固结体系在连续梁墩梁间不连接的情况下钢管支架临时支撑结构受力稳定，且结合本工程实际情况，将主梁挂篮施工时的钢管支架临时支承与墩顶0#块施工用钢管支架相结合的形式既节约施工成本，又能缩短施工工期。该项施工方法能够对类似工程的施工具有一定的借鉴和推广价值。

[1]中国工程建设协会标准.CECS 28：2012，钢管混凝土结构设计与施工规范[S].北京：人民交通出版社，2012.